一种航空座椅用阻燃抑烟硅胶皮革的制备方法与流程

本发明属于复合材料制备技术领域，具体涉及一种航空座椅用阻燃抑烟硅胶皮革的制备方法。

背景技术：

航空座椅用皮革是机舱的重要部件，其火灾安全性至关重要，机舱内火灾扑救困难，容易引发空难，因此对航空座椅用皮革阻燃性能要求高。而有机硅材料具有表面张力低、粘温系数小、压缩性高、气体渗透性高等基本性质，并具有耐高低温、电气绝缘、耐氧化稳定性、耐候性、难燃、憎水、耐腐蚀、无毒无味以及生理惰性等优异特性，这些优良性能为其在皮革中的应用奠定了坚实的基础。因此研发一种阻燃、抑烟、环保的航空座椅皮革材料成为目前急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种航空座椅用阻燃抑烟硅胶皮革的制备方法。该方法采用芯材为甲基膦酸二甲酯的阻燃微胶囊作为阻燃抑烟硅胶皮革的各涂层浆料的阻燃成分，避免了甲基膦酸二甲酯直接与各涂层浆料中铂催化剂直接接触导致的铂催化剂中毒，促进了各硅胶涂层的固化形成，同时提高阻燃剂甲基膦酸二甲酯的稳定性，增强了硅胶皮革的阻燃抑烟功能，使其适用于航空座椅。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种航空座椅用阻燃抑烟硅胶皮革的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将10～30份表面改性硅微粉、10～30份气相法白炭黑与100份乙烯基硅油混合均匀，然后加入0.3～0.6份铂催化剂、2～4份含氢硅油、0.01～0.02份抑制剂、0～2份色浆、5～15份抑烟剂和10～20份阻燃微胶囊混合均匀，得到浆料a；所述乙烯基硅油的粘度为5000mpa·s～200000mpa·s；所述铂催化剂中的有效铂含量为3000ppm；所述含氢硅油中氢的质量含量为0.75％，含氢硅油的粘度为200mpa·s；

步骤二、将10～30份表面改性硅微粉、10～30份气相法白炭黑与100份乙烯基硅油混合均匀，然后加入0.3～0.6份铂催化剂、15～30份含氢硅油、0.01～0.02份抑制剂、0～2份色浆、5～15份抑烟剂和10～20份阻燃微胶囊混合均匀，得到浆料b；所述铂催化剂中的有效铂含量为3000ppm；所述乙烯基硅油的粘度为5000mpa·s～200000mpa·s；所述含氢硅油中氢的质量含量为0.75％，含氢硅油的粘度为10mpa·s；

步骤一和步骤二中所述阻燃微胶囊的粒径均小于3μm，所述阻燃微胶囊的制备过程为：向1～3份纳米级黏土中加入2～4份聚乙烯亚胺、100～150份甲基膦酸二甲酯和30～50份超纯水，然后磁力搅拌24h得到预拌混合物，向预拌混合物中加入200～300份含氢硅油、2份聚乙二醇二缩水甘油醚后混合摇匀并放置24h，然后在5000r/min的条件下离心5min，得到的沉淀经水洗后在8000r/min的条件下离心5min并重复三次，最后一次离心得到的沉淀经干燥后得到阻燃微胶囊；所述含氢硅油中氢的质量含量为0.75％，含氢硅油的粘度为30mpa·s；所述阻燃微胶囊的囊壁材为纳米级黏土、聚乙烯亚胺与聚乙二醇二缩水甘油醚的聚合产物，芯材为甲基膦酸二甲酯；

步骤三、将步骤一中得到的浆料a涂覆在离型纸上后进行硫化得到第一硅胶涂层，然后将浆料a涂覆在第一硅胶涂层上后进行硫化得到第二硅胶涂层，再将步骤二中得到的浆料b涂覆在第二硅胶涂层上并贴合碳纤维基材进行硫化，分别得到第三硅胶涂层和碳纤维基材层，经降温后剥离离型纸，得到硅胶皮革。

本发明的硅胶皮革中的第一硅胶涂层、第二硅胶涂层、第三硅胶涂层中均含有阻燃微胶囊和抑烟剂，由于阻燃剂甲基膦酸二甲酯中含磷量较多，会造成涂层胶料中铂催化剂的中毒，导致硅胶无法固化，因此将阻燃剂甲基膦酸二甲酯包裹起来制成微胶囊，可以避免其与铂催化剂直接接触，促进了各硅胶涂层的固化形成；当硅胶皮革遇火时，阻燃微胶囊内的阻燃剂甲基膦酸二甲酯从芯材部位不断向囊壁迁移、释放，甲基膦酸二甲酯分解成磷酸、偏磷酸、聚偏磷酸，在分解过程中产生磷酸层，形成了不挥发的绝热保护层覆盖于燃烧面，隔绝了热传导与氧气的供给，同时聚偏磷酸能促进聚合物燃烧分解向碳化进行，并生成一定量的水，从而有利于阻止燃烧；同时在硅胶皮革的各涂层中添加的抑烟剂具有阻燃及抑烟的优良性能，起到抑烟作用的同时，在较高温度下融化形成玻璃体覆盖层，起到隔绝空气作用，与阻燃微胶囊起到阻燃协效作用；硅胶皮革的结构中的第三硅胶层为柔软层，该层浆料中采用粘度更小的含氢硅油增强了硅胶皮革的韧性，在发挥阻燃抑烟的同时提高了硅胶皮革使用的舒适性；而采用耐高温、化学稳定性高、比重小的碳纤维作为基材层，不仅保证了硅胶皮革整体的阻燃抑烟效果，还大大减轻了硅胶皮革的重量，该硅胶皮革适用于航空座椅。

上述的一种航空座椅用阻燃抑烟硅胶皮革的制备方法，其特征在于，步骤一和步骤二中所述表面改性硅微粉的平均粒径均小于3μm，所述表面改性硅微粉的制备过程为：将100份硅微粉、1～3份乙烯基三甲氧基硅烷和2～4份硅氮烷加入行星搅拌机中，在室温下以1000r/min的速度搅拌100min，然后在130℃、真空的条件下以1000r/min的速度搅拌120min，得到表面改性的硅微粉。表面改性后的硅微粉在保持由于阻燃性的同时与硅胶涂层浆料中的其它成分相容性得到提高，从而进一步提高了各硅胶涂层的机械性能，且该改性制备过程简单，连续性强，容易实现量产。

上述的一种航空座椅用阻燃抑烟硅胶皮革的制备方法，其特征在于，步骤一和步骤二中所述抑烟剂均为硼酸锌。抑烟剂硼酸锌的无毒、无污染、阻燃及抑烟性能优良，有利于协同阻燃微胶囊提高各硅胶涂层的整体阻燃抑烟性能。

上述的一种航空座椅用阻燃抑烟硅胶皮革的制备方法，其特征在于，步骤一和步骤二中所述抑制剂为甲基丁炔醇、乙炔基环己醇、含炔基的马来酸或其衍生物、含炔基的富马来酸或其衍生物、多乙烯基聚硅氧烷、吡啶、不饱和酰胺类、有机膦或亚磷酸酯。上述抑制剂来源广泛，且延迟硅胶固化时间的效果较好，保证了浆料的均匀性，安全环保。

上述的一种航空座椅用阻燃抑烟硅胶皮革的制备方法，其特征在于，所述第一硅胶涂层和第二硅胶涂层的总厚度为0.06mm～0.1mm，所述第三硅胶涂层的厚度为0.1mm～0.3mm，所述碳纤维基材层的厚度为0.5mm～1mm。第一硅胶涂层和第二硅胶涂层主要起到阻燃抑烟的效果，为了发挥该功能，将两者的总厚度设计较小，避免了第一硅胶涂层和第二硅胶涂层中产生气泡，从而保证了其功能；第三硅胶涂层为柔软层，主要起到增强硅胶皮革韧性的作用，因此将其厚度提高，以实现其功能；碳纤维基材层选择常规的厚度，在实现皮革阻燃抑烟整体功能的情况下，节省了成本。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明采用芯材为甲基膦酸二甲酯，囊壁材为纳米级黏土、聚乙烯亚胺与聚乙二醇二缩水甘油醚的聚合产物的阻燃微胶囊作为阻燃抑烟硅胶皮革的各涂层浆料的阻燃成分，避免了甲基膦酸二甲酯直接与各涂层浆料中铂催化剂直接接触导致的铂催化剂中毒，促进了各硅胶涂层的固化形成，同时提高阻燃剂甲基膦酸二甲酯的稳定性，增强了硅胶皮革的阻燃抑烟功能。

2、本发明的阻燃微胶囊在硅胶皮革遇火时的热量作用下从芯材部位不断向囊壁迁移、释放，实现了对阻燃剂甲基膦酸二甲酯的控制释放，从而使甲基膦酸二甲酯充分发挥其阻燃功能，增强了硅胶皮革的阻燃效果，并与硅胶皮革中的抑烟剂协同，起到高效阻燃抑烟的作用。

3、本发明的表面改性硅微粉本身不燃烧，具有较好的阻燃性，且与硅橡胶的相容性更好，有利于提高了各硅胶涂层的表面张力，在协同硅胶皮革阻燃的同时增强其机械性能。

4、本发明采用分布涂布后硫化的方法制备各硅胶涂层，尤其是采用相同的浆料a分别涂布后硫化制备第一硅胶涂层和第二硅胶涂层，有效提高了各涂层的涂布均匀性，减少了各涂层中气泡的产生，从而提高了各涂层的功能。

下面通过附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1是本发明的硅胶皮革的结构示意图。

附图标记说明

1—第一硅胶涂层；2—第二硅胶涂层；3—第三硅胶涂层；

4—碳纤维基材层；5—阻燃微胶囊。

具体实施方式

如图1所示，本发明的硅胶皮革从上到下依次由第一硅胶涂层1、第二硅胶涂层2、第三硅胶涂层3和碳纤维基材层4组成，所述第一硅胶涂层1、第二硅胶涂层2、第三硅胶涂层3中均含有阻燃微胶囊5。

实施例1

本实施例的制备方法包括以下步骤：

步骤一、将20份表面改性硅微粉、20份气相法白炭黑与100份乙烯基硅油混合均匀，然后加入0.5份铂催化剂、3份含氢硅油、0.015份甲基丁炔醇、1份色浆、10份硼酸锌和15份阻燃微胶囊混合均匀，得到浆料a；所述乙烯基硅油的粘度为10000mpa·s；所述铂催化剂中的有效铂含量为3000ppm；所述含氢硅油中氢的质量含量为0.75％，含氢硅油的粘度为200mpa·s；

步骤二、将20份表面改性硅微粉、20份气相法白炭黑与100份乙烯基硅油混合均匀，然后加入0.5份铂催化剂、20份含氢硅油、0.015份甲基丁炔醇、1份色浆、10份硼酸锌和15份阻燃微胶囊混合均匀，得到浆料b；所述铂催化剂中的有效铂含量为3000ppm；所述乙烯基硅油的粘度为10000mpa·s；所述含氢硅油中氢的质量含量为0.75％，含氢硅油的粘度为10mpa·s；

步骤一和步骤二中所述阻燃微胶囊的粒径均小于3μm，所述阻燃微胶囊的制备过程为：向2份纳米级黏土中加入3份聚乙烯亚胺、130份甲基膦酸二甲酯和40份超纯水，然后磁力搅拌24h得到预拌混合物，向预拌混合物中加入250份含氢硅油、2份聚乙二醇二缩水甘油醚后混合摇匀并放置24h，然后在5000r/min的条件下离心5min，得到的沉淀经水洗后在8000r/min的条件下离心5min并重复三次，最后一次离心得到的沉淀经干燥后得到阻燃微胶囊；所述含氢硅油中氢的质量含量为0.75％，含氢硅油的粘度为30mpa·s；所述阻燃微胶囊的囊壁材为纳米级黏土、聚乙烯亚胺与聚乙二醇二缩水甘油醚的聚合产物，芯材为甲基膦酸二甲酯；

步骤一和步骤二中所述表面改性硅微粉的平均粒径均小于3μm，所述表面改性硅微粉的制备过程为：将100份硅微粉、2份乙烯基三甲氧基硅烷和3份硅氮烷加入行星搅拌机中，在室温下以1000r/min的速度搅拌100min，然后在130℃、真空的条件下以1000r/min的速度搅拌120min，得到表面改性的硅微粉；

步骤三、将步骤一中得到的浆料a涂覆在离型纸上后进行硫化得到第一硅胶涂层1，然后将浆料a涂覆在第一硅胶涂层1上后进行硫化得到第二硅胶涂层2，再将步骤二中得到的浆料b涂覆在第二硅胶涂层2上并贴合碳纤维基材进行硫化，分别得到第三硅胶涂层3和碳纤维基材层4，经降温后剥离离型纸，得到硅胶皮革；所述第一硅胶涂层1和第二硅胶涂层2的总厚度为0.08mm，所述第三硅胶涂层3的厚度为0.2mm，所述碳纤维基材层4的厚度为0.8mm。

本实施例步骤一中和步骤二中采用的抑制剂还可以为乙炔基环己醇、含炔基的马来酸或其衍生物、含炔基的富马来酸或其衍生物、多乙烯基聚硅氧烷、吡啶、不饱和酰胺类、有机膦或亚磷酸酯。

对比例1

本实施例的制备方法包括以下步骤：

步骤一、将20份表面改性硅微粉、20份气相法白炭黑与100份乙烯基硅油混合均匀，然后加入0.5份铂催化剂、3份含氢硅油、0.015份甲基丁炔醇、1份色浆和10份硼酸锌混合均匀，得到浆料a；所述乙烯基硅油的粘度为10000mpa·s；所述铂催化剂中的有效铂含量为3000ppm；所述含氢硅油中氢的质量含量为0.75％，含氢硅油的粘度为200mpa·s；

步骤二、将20份表面改性硅微粉、20份气相法白炭黑与100份乙烯基硅油混合均匀，然后加入0.5份铂催化剂、20份含氢硅油、0.015份甲基丁炔醇、1份色浆和10份硼酸锌混合均匀，得到浆料b；所述铂催化剂中的有效铂含量为3000ppm；所述乙烯基硅油的粘度为10000mpa·s；所述含氢硅油中氢的质量含量为0.75％，含氢硅油的粘度为10mpa·s；

步骤一和步骤二中所述表面改性硅微粉的平均粒径均小于3μm，所述表面改性硅微粉的制备过程为：将100份硅微粉、2份乙烯基三甲氧基硅烷和3份硅氮烷加入行星搅拌机中，在室温下以1000r/min的速度搅拌100min，然后在130℃、真空的条件下以1000r/min的速度搅拌120min，得到表面改性的硅微粉；

步骤三、将步骤一中得到的浆料a涂覆在离型纸上后进行硫化得到第一硅胶涂层1，然后将浆料a涂覆在第一硅胶涂层1上后进行硫化得到第二硅胶涂层2，再将步骤二中得到的浆料b涂覆在第二硅胶涂层2上并贴合碳纤维基材进行硫化，分别得到第三硅胶涂层3和碳纤维基材层4，经降温后剥离离型纸，得到硅胶皮革；所述第一硅胶涂层1和第二硅胶涂层2的总厚度为0.08mm，所述第三硅胶涂层3的厚度为0.2mm，所述碳纤维基材层4的厚度为0.8mm。

实施例2

本实施例的制备方法包括以下步骤：

步骤一、将10份表面改性硅微粉、10份气相法白炭黑与100份乙烯基硅油混合均匀，然后加入0.3份铂催化剂、2份含氢硅油、0.01份甲基丁炔醇、5份硼酸锌和10份阻燃微胶囊混合均匀，得到浆料a；所述乙烯基硅油的粘度为5000mpa·s；所述铂催化剂中的有效铂含量为3000ppm；所述含氢硅油中氢的质量含量为0.75％，含氢硅油的粘度为200mpa·s；

步骤二、将10份表面改性硅微粉、10份气相法白炭黑与100份乙烯基硅油混合均匀，然后加入0.3份铂催化剂、15份含氢硅油、0.01份甲基丁炔醇、5份硼酸锌和10份阻燃微胶囊混合均匀，得到浆料b；所述铂催化剂中的有效铂含量为3000ppm；所述乙烯基硅油的粘度为5000mpa·s；所述含氢硅油中氢的质量含量为0.75％，含氢硅油的粘度为10mpa·s；

步骤一和步骤二中所述阻燃微胶囊的粒径均小于3μm，所述阻燃微胶囊的制备过程为：向1份纳米级黏土中加入2份聚乙烯亚胺、100份甲基膦酸二甲酯和30份超纯水，然后磁力搅拌24h得到预拌混合物，向预拌混合物中加入200份含氢硅油、2份聚乙二醇二缩水甘油醚后混合摇匀并放置24h，然后在5000r/min的条件下离心5min，得到的沉淀经水洗后在8000r/min的条件下离心5min并重复三次，最后一次离心得到的沉淀经干燥后得到阻燃微胶囊；所述含氢硅油中氢的质量含量为0.75％，含氢硅油的粘度为30mpa·s；所述阻燃微胶囊的囊壁材为纳米级黏土、聚乙烯亚胺与聚乙二醇二缩水甘油醚的聚合产物，芯材为甲基膦酸二甲酯；

步骤一和步骤二中所述表面改性硅微粉的平均粒径均小于3μm，所述表面改性硅微粉的制备过程为：将100份硅微粉、1份乙烯基三甲氧基硅烷和2份硅氮烷加入行星搅拌机中，在室温下以1000r/min的速度搅拌100min，然后在130℃、真空的条件下以1000r/min的速度搅拌120min，得到表面改性的硅微粉；

步骤三、将步骤一中得到的浆料a涂覆在离型纸上后进行硫化得到第一硅胶涂层1，然后将浆料a涂覆在第一硅胶涂层1上后进行硫化得到第二硅胶涂层2，再将步骤二中得到的浆料b涂覆在第二硅胶涂层2上并贴合碳纤维基材进行硫化，分别得到第三硅胶涂层3和碳纤维基材层4，经降温后剥离离型纸，得到硅胶皮革；所述第一硅胶涂层1和第二硅胶涂层2的总厚度为0.06mm，所述第三硅胶涂层3的厚度为0.1mm，所述碳纤维基材层4的厚度为0.5mm。

本实施例步骤一中和步骤二中采用的抑制剂还可以为乙炔基环己醇、含炔基的马来酸或其衍生物、含炔基的富马来酸或其衍生物、多乙烯基聚硅氧烷、吡啶、不饱和酰胺类、有机膦或亚磷酸酯。

实施例3

本实施例的制备方法包括以下步骤：

步骤一、将30份表面改性硅微粉、30份气相法白炭黑与100份乙烯基硅油混合均匀，然后加入0.6份铂催化剂、4份含氢硅油、0.02份甲基丁炔醇、2份色浆、15份硼酸锌和20份阻燃微胶囊混合均匀，得到浆料a；所述乙烯基硅油的粘度为200000mpa·s；所述铂催化剂中的有效铂含量为3000ppm；所述含氢硅油中氢的质量含量为0.75％，含氢硅油的粘度为200mpa·s；

步骤二、将30份表面改性硅微粉、30份气相法白炭黑与100份乙烯基硅油混合均匀，然后加入0.6份铂催化剂、30份含氢硅油、0.02份甲基丁炔醇、2份色浆、15份硼酸锌和20份阻燃微胶囊混合均匀，得到浆料b；所述铂催化剂中的有效铂含量为3000ppm；所述乙烯基硅油的粘度为200000mpa·s；所述含氢硅油中氢的质量含量为0.75％，含氢硅油的粘度为10mpa·s；

步骤一和步骤二中所述阻燃微胶囊的粒径均小于3μm，所述阻燃微胶囊的制备过程为：向3份纳米级黏土中加入4份聚乙烯亚胺、150份甲基膦酸二甲酯和50份超纯水，然后磁力搅拌24h得到预拌混合物，向预拌混合物中加入300份含氢硅油、2份聚乙二醇二缩水甘油醚后混合摇匀并放置24h，然后在5000r/min的条件下离心5min，得到的沉淀经水洗后在8000r/min的条件下离心5min并重复三次，最后一次离心得到的沉淀经干燥后得到阻燃微胶囊；所述含氢硅油中氢的质量含量为0.75％，含氢硅油的粘度为30mpa·s；所述阻燃微胶囊的囊壁材为纳米级黏土、聚乙烯亚胺与聚乙二醇二缩水甘油醚的聚合产物，芯材为甲基膦酸二甲酯；

步骤一和步骤二中所述表面改性硅微粉的平均粒径均小于3μm，所述表面改性硅微粉的制备过程为：将100份硅微粉、3份乙烯基三甲氧基硅烷和4份硅氮烷加入行星搅拌机中，在室温下以1000r/min的速度搅拌100min，然后在130℃、真空的条件下以1000r/min的速度搅拌120min，得到表面改性的硅微粉；

步骤三、将步骤一中得到的浆料a涂覆在离型纸上后进行硫化得到第一硅胶涂层1，然后将浆料a涂覆在第一硅胶涂层1上后进行硫化得到第二硅胶涂层2，再将步骤二中得到的浆料b涂覆在第二硅胶涂层2上并贴合碳纤维基材进行硫化，分别得到第三硅胶涂层3和碳纤维基材层4，经降温后剥离离型纸，得到硅胶皮革；所述第一硅胶涂层1和第二硅胶涂层2的总厚度为0.1mm，所述第三硅胶涂层3的厚度为0.3mm，所述碳纤维基材层4的厚度为1mm。

本实施例步骤一中和步骤二中采用的抑制剂还可以为乙炔基环己醇、含炔基的马来酸或其衍生物、含炔基的富马来酸或其衍生物、多乙烯基聚硅氧烷、吡啶、不饱和酰胺类、有机膦或亚磷酸酯。

将本发明实施例1～实施例3和对比例1制备的硅胶皮革分别进行阻燃测试，采用氧指数测试仪按照gb/t2406-2008测试硅胶皮革的氧指数，采用锥形量热仪参照gb/t16172-2007测试硅胶皮革的点燃时间、热释放速率和热释放量，采用烟密度测试仪参照gb/t8627-2007测试硅胶皮革的烟密度等级，所有项目的测试实验均重复三次，且结果误差在±10％以内，其结果如下表1所示。

表1实施例1～实施例3和对比例1制备的硅胶皮革的阻燃测试结果

从表1可知，本发明实施例1～实施例3制备的硅胶皮革的氧指数均在30％以上，点燃时间均超过60s，热释放速度峰值均不超过100kw/m²，热释放量均不超过13mj/m²，烟密度等级不超过10.5，说明本发明制备的硅胶皮革具有优异的阻燃抑烟性能；将实施例1与对比例1比较可知，实施例1的氧指数和点燃时间均高于对比例1的氧指数和点燃时间，且热释放速率峰值和热释放量均小于对比例1的热释放速率峰值和热释放量，说明将阻燃剂甲基膦酸二甲酯制备成阻燃微胶囊后添加到各硅胶涂层中，提高了硅胶皮革的阻燃效果。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。